⚡ Se descubre una nueva población de partículas ultraenergéticas en el Sol
Un equipo del Centro de investigación solar-terrestre del NJIT ha identificado el origen de estas radiaciones. Al examinar los datos de una ráfaga de clase X8.2, los científicos han puesto en evidencia una población de partículas inédita en la corona solar. Estas partículas alcanzan energías de varios millones de electronvoltios, muy superiores a las habitualmente encontradas durante las erupciones. Este hallazgo levanta así el velo sobre un mecanismo hasta ahora desconocido de nuestra estrella.
Una erupción solar de clase X8.2 ilumina el borde del Sol el 10 de septiembre de 2017. Esta imagen fue capturada por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA y muestra una mezcla de luz de las longitudes de onda 171 y 304 angströms.
Crédito: NASA/GSFC/SDO
Para lograr este resultado, los investigadores cruzaron las observaciones de dos instrumentos. El telescopio espacial Fermi de la NASA midió los rayos gamma de alta energía, mientras que la red de radio EOVSA en tierra proporcionó imágenes en microondas. La superposición de estos datos permitió aislar una región específica de la atmósfera solar, denominada ROI 3. Este método estableció un vínculo entre las señales energéticas y una actividad local muy precisa.
Dentro de esta zona, los científicos detectaron un número importante de partículas aceleradas a velocidades cercanas a la de la luz. A diferencia de los electrones clásicos de las erupciones, esta nueva población presenta una fuerte concentración en partículas de muy alta energía, con pocos electrones de baja energía. Esta distribución particular hizo posible la asociación directa de estas partículas con las emisiones gamma captadas.
El mecanismo responsable, llamado bremsstrahlung o radiación de frenado, es por su parte bien conocido. Ocurre cuando partículas cargadas como electrones entran en colisión con la materia, aquí la atmósfera solar, y liberan así una radiación de alta energía. Es este proceso el que genera los rayos gamma observados, dilucidando un aspecto desconocido de la física de las erupciones solares y poniendo fin a un debate científico.
Este avance permite comprender mejor cómo las erupciones solares logran acelerar partículas a niveles de energía tan extremos. También facilita el desarrollo de modelos más eficaces para predecir la meteorología espacial, la cual afecta a los sistemas tecnológicos terrestres. Algunos puntos quedan por precisar, en particular la naturaleza exacta de estas partículas, que podrían ser electrones o positrones. Instrumentos mejorados como EOVSA-15 permitirán ir más lejos.
Según Gregory Fleishman, autor principal del estudio publicado en Nature Astronomy, la medida de la polarización de las emisiones de microondas debería permitir diferenciar los tipos de partículas.
La radiación de frenado (bremsstrahlung)
La radiación de frenado es un fenómeno físico donde partículas cargadas, como electrones, pierden energía en forma de luz cuando son ralentizadas por un campo eléctrico, como el de un átomo. Este proceso es común en el Universo, explica por qué observamos rayos X o gamma en muchos eventos cósmicos.
En el caso del Sol, durante una erupción, los electrones son acelerados a velocidades muy elevadas. Al atravesar la atmósfera solar densa, entran en colisión con otras partículas, lo que los frena bruscamente. Esta desaceleración provoca la emisión de fotones de alta energía, es decir, rayos gamma. Así es como el bremsstrahlung se convierte en una fuente importante de radiación en las erupciones solares.
Entender este mecanismo ayuda a los científicos a interpretar las señales observadas por los telescopios. Al relacionar la energía de las partículas con los espectros de radiación, pueden deducir las condiciones físicas en la atmósfera solar. Esto permite mejorar los modelos teóricos y predecir mejor el comportamiento del Sol durante eventos extremos.
El bremsstrahlung no se limita al Sol; ocurre también en otros entornos, como alrededor de agujeros negros o en aceleradores de partículas en la Tierra. Estudiar este fenómeno ofrece por tanto claves para explorar diversos procesos energéticos en el Universo, simplificando nociones arduas para hacerlas accesibles.